(57)【要約】【課題】  構造物のひび割れや浮き等の欠陥部の有無、位置、大きさを容易に検出・特定することができる診断システムを提供する。【解決手段】  赤外線構造物診断システムは、診断すべき対象の構造物の可視画像を撮像するディジタルカメラ１０と、構造物の熱画像を撮像する赤外線カメラ１１と、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１と構造物との間の距離を測定するレーザ測距計１２とを有する撮像部１と、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の視野を水平方向及び垂直方向に振るパンチルト雲台２と、撮像部１によって撮像されて得られた画像に対して各種処理を施す処理装置５とを備える。また、赤外線構造物診断システムは、ディジタルカメラ１０、赤外線カメラ１１、及びレーザ測距計１２のそれぞれについての光軸のずれが所定値以内に収まるように調整する光軸調整機構を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の構造物の欠陥を診断する赤外線構造物診断システムであって、
診断すべき対象の構造物の可視画像を撮像するディジタルカメラと、上記構造物の熱画像を撮像する赤外線カメラと、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラと上記構造物との間の距離を測定する測距計とを有する撮像手段と、
上記撮像手段を搭載して上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野を水平方向及び垂直方向に振り、当該撮像手段の水平角及び仰俯角を測定する角度測定器を有するパンチルト手段と、
上記撮像手段によって撮像されて得られた画像に対して各種処理を施す処理手段と、
上記ディジタルカメラ、上記赤外線カメラ、及び上記測距計のそれぞれについての光軸のずれが所定値以内に収まるように調整する光軸調整手段とを備えること
を特徴とする赤外線構造物診断システム。
【請求項２】
上記撮像手段及び上記光軸調整手段は、１つの筐体内部に固定して設置されること
を特徴とする請求項１記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項３】
上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラに対して少なくとも３軸の自由度で調整可能であり、上記赤外線カメラに対して少なくとも１軸の自由度で調整可能であり、さらに、上記測距計に対して少なくとも２軸の自由度で調整可能な機械的機構であること
を特徴とする請求項１記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項４】
上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラを固定して設置したディジタルカメラ保持板を３軸に微動させる調整ネジを有すること
を特徴とする請求項３記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項５】
上記光軸調整手段は、上記測距計を固定して設置した測距計保持板を２軸に微動させる調整ネジを有すること
を特徴とする請求項３記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項６】
上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラ保持板を３軸に微動させる調整ネジを用いて、上記赤外線カメラの光軸に対して、上記ディジタルカメラの光軸が平行となるように調整するとともに、上記測距計保持板を２軸に微動させる調整ネジを用いて、上記赤外線カメラの光軸に対して、上記測距計の光軸が平行となるように調整すること
を特徴とする請求項４又は請求項５記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項７】
上記光軸調整手段は、光学ガラス上に赤外線を反射する誘電体多層膜をコーティングした第１の光学ミラーを上記ディジタルカメラの前方に設けるとともに、他の光学ガラス上に金属膜をコーティングした第２の光学ミラーを上記赤外線カメラの前方に設けて構成されること
を特徴とする請求項１記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項８】
上記処理手段は、上記構造物の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正し、補正した可視画像と熱画像とについての画像強度を可変可能に重畳して融合させた熱可視融合画像を生成し、上記熱可視融合画像を表示手段に表示すること
を特徴とする請求項１記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項９】
上記処理手段は、撮像対象を決定するために、上記構造物の可視画像及び熱画像を上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野の移動に追随するように上記表示手段に並置して表示し、撮像対象を確定して上記構造物の可視画像及び熱画像を取り込んだ後、当該可視画像及び熱画像を等縮尺に補正し、補正した可視画像及び熱画像を上記表示手段に並置して表示した上で、等縮尺の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正すること
を特徴とする請求項８記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項１０】
上記処理手段は、上記等縮尺の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正する際に、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズの歪曲収差に基づく画像の光学歪みを補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理とを行うこと
を特徴とする請求項９記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項１１】
上記処理手段は、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、上記測距計によって得られた距離と、上記角度測定器によって得られた水平角及び仰俯角とを用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を行うこと
を特徴とする請求項１０記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項１２】
上記処理手段は、上記ディジタルカメラのカメラレンズ画角と上記赤外線カメラのカメラレンズ画角とのうち、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理を行うこと
を特徴とする請求項１０記載の赤外線構造物診断システム。
【請求項１３】
上記処理手段は、上記熱可視融合画像を表示する上記表示手段の画面上で上記構造物の欠陥部をポインティングデバイスで指示することによって当該欠陥部の長さ及び／又は面積を算出し、当該熱可視融合画像上に当該欠陥部の長さ及び／又は面積の値を上記表示手段に表示するとともに、これら欠陥部のリストを別ウィンドウとして当該表示手段に表示すること
を特徴とする請求項８記載の赤外線構造物診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルや橋梁等の構造物の欠陥を診断する診断システムに関し、特に、赤外線を用いてコンクリートやモルタルの浮き上がりやひび割れ等の欠陥を診断する赤外線構造物診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネルや高架橋といったコンクリート構造物のコンクリートが劣化してその一部が剥落する事故が発生し、問題となっている。これにともない、コンクリートの健全度を的確に検査し得る非破壊検査方法の確立が求められている。コンクリートの非破壊検査方法としては、赤外線カメラを用いる赤外線写真法（サーモグラフィ）と、ディジタルスチルカメラを用いるディジタル写真法が知られている。
【０００３】
赤外線写真法は、赤外領域の光によるコンクリート表面の画像に基づいて欠陥の有無や程度を把握する方法である。この赤外線写真法によれば、例えば、構造物の表面を覆うコンクリート、モルタル、タイル等の浮き、空洞やジャンカといった表面付近の内部欠陥を発見することが可能である。
【０００４】
タイルやモルタル等の浮き部、コンクリート中のジャンカ、空洞、漏水部といった構造物において欠陥が存在する箇所は、熱伝導率や比熱等の熱的性質が、欠陥が存在しない健全部とは異なる現象を呈する。かかる健全部と欠陥部との熱的性質の違いは、気温や日射、或いは人工的な過熱・冷却に起因して生じる構造物の温度変動の中で、表面温度の差となって現れる。土木・建築分野における赤外線写真法とは、赤外線を照射して物体を撮像する赤外線映像装置を用いて物体の熱画像を取得することによって当該物体の表面温度分布を測定し、熱画像上に現れる表面温度の異常部分に基づいて、内部欠陥の存在を推定する方法である。具体的には、赤外線写真法においては、図２７に示すように、構造物５００の内部に生じた欠陥部５０１が空隙断熱層となることから、日射や気温変化に起因して生じる表面温度の日変動の中で、欠陥部５０１と健全部との間に表面温度差が生じる時間帯があることを利用して、内部欠陥を検出することができる。
【０００５】
一方、ディジタル写真法は、可視領域の光によるコンクリート表面の画像に基づいて欠陥の有無や程度を把握する方法である。このディジタル写真法によれば、コンクリート、モルタル、タイル等のひび割れや、表面の欠損を発見することが可能である。
【０００６】
これら赤外線写真法及びディジタル写真法は、測定の際の安全性、取り扱いの簡便性、処理の高速性の観点で優れたものであり、近年急速に普及しつつある。かかる赤外線写真法を用いた構造物の欠陥を検出する技術としては、例えば特許文献１等が提案されている。また、ディジタル写真法を用いた構造物の欠陥を検出する技術としては、例えば特許文献２等が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０９２１号公報
【特許文献２】特開２００３−５７１８８号公報
【０００８】
具体的には、特許文献１には、構造物内部の欠陥を自動的に検出する物体の内部欠陥の自動検出装置が開示されている。特に、この物体の内部欠陥の自動検出装置は、物体表面温度の上昇又は下降過程で物体の熱画像測定する手段と、当該熱画像の画素線を解析して画素線の変曲点を求める手段と、これらの変曲点に囲まれた上に凸又は上に凹の温度勾配を示す領域を検出演算する手段とを備えたものである。これにより、この物体の内部欠陥の自動検出装置においては、判断基準の個人差による誤診を防止することができるとしている。
【０００９】
また、特許文献２には、現存する人工建造物の少なくとも１つの画像を撮像し、その人工建造物における１以上の欠陥の存在を検出する方法が開示されている。特に、この欠陥検出方法は、（ａ）現存する人工建造物の表面又は内部に、検出可能な材料を、その一部が人工建造物の１以上の欠陥に存在するように提供する提供ステップと、（ｂ）画像センサによって人工建造物の少なくとも１つのディジタル画像を撮像する撮像ステップと、（ｃ）撮像された１以上のディジタル画像を処理して、人工建造物の視覚画像を提供し、人工建造物における１以上の欠陥の存在を判断する処理ステップとからなり、画像センサは、人工建造物の少なくとも１つの画像を撮像し、１以上の欠陥における検出可能な材料の存在の有無により、１以上の欠陥を識別するものである。これにより、この欠陥検出方法においては、現存の人工建造物に欠陥があるかどうかを適切に判断することができるとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の赤外線写真法やディジタル写真法は、以下のような問題があった。
【００１１】
まず、ひび割れや空洞等の欠陥を検査・診断するためには、欠陥部の有無、欠陥部の位置、及び欠陥部の大きさを知る必要があるが、従来の赤外線写真法やディジタル写真法においては、欠陥部の有無を検出することができたとしても、その大きさを計測することは困難であった。
【００１２】
また、ディジタル写真法においては、撮像した画像の歪みを避けることができないことから、画像上で特定された欠陥部の位置が実際の構造物におけるどの位置に相当するのかを特定する必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１３】
さらに、赤外線写真法においては、構造物の輪郭や目安となる箇所が画像上に現れないことから、欠陥部を特定したとしても、その部位が実際の構造物のどの位置に相当するのかを特定する必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１４】
さらにまた、赤外線写真法やディジタル写真法においては、構造物が大きなビル等の場合には部分画像を多数撮像し、これら部分画像を合成する必要があるが、構造物を正面から撮像した部分画像と、当該構造物に対して角度をもって撮像した部分画像とでは、構造物における実際の欠陥部の大きさが同じであっても、画面上の欠陥部の大きさは異なるものとなる。したがって、赤外線写真法やディジタル写真法においては、かかる部分画像の合成をともなう場合には、欠陥部の大きさや形状を求める必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１５】
また、赤外線写真法やディジタル写真法を個別に用いる方法においては、撮像した画像を単に表示するか、拡大・縮小して表示するかといった程度の表示モードしか存在しないことから、欠陥部を健全部から区別すること自体に困難をともなうことも多々あった。
【００１６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、画像の歪みを補正したり画像を合成したりすることが容易となり、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができるのみならず、当該欠陥部の位置や大きさを容易に特定することができる赤外線構造物診断システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成する本発明にかかる赤外線構造物診断システムは、所定の構造物の欠陥を診断する赤外線構造物診断システムであって、診断すべき対象の構造物の可視画像を撮像するディジタルカメラと、上記構造物の熱画像を撮像する赤外線カメラと、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラと上記構造物との間の距離を測定する測距計とを有する撮像手段と、上記撮像手段を搭載して上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野を水平方向及び垂直方向に振り、当該撮像手段の水平角及び仰俯角を測定する角度測定器を有するパンチルト手段と、上記撮像手段によって撮像されて得られた画像に対して各種処理を施す処理手段と、上記ディジタルカメラ、上記赤外線カメラ、及び上記測距計のそれぞれについての光軸のずれが所定値以内に収まるように調整する光軸調整手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
このような本発明にかかる赤外線構造物診断システムにおいては、撮像手段を構成するディジタルカメラ及び赤外線カメラ、並びに測距計のそれぞれについての光軸のずれが所定値以内に収まるように光軸調整手段によって調整する。
【００１９】
ここで、上記撮像手段及び上記光軸調整手段は、１つの筐体内部に固定して設置される。
【００２０】
具体的には、上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラに対して少なくとも３軸の自由度で調整可能であり、上記赤外線カメラに対して少なくとも１軸の自由度で調整可能であり、さらに、上記測距計に対して少なくとも２軸の自由度で調整可能な機械的機構として構成することができる。
【００２１】
この場合、上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラを固定して設置したディジタルカメラ保持板を３軸に微動させる調整ネジを有するとともに、上記測距計を固定して設置した測距計保持板を２軸に微動させる調整ネジを有する。そして、上記光軸調整手段は、上記ディジタルカメラ保持板を３軸に微動させる調整ネジを用いて、上記赤外線カメラの光軸に対して、上記ディジタルカメラの光軸が平行となるように調整するとともに、上記測距計保持板を２軸に微動させる調整ネジを用いて、上記赤外線カメラの光軸に対して、上記測距計の光軸が平行となるように調整する。
【００２２】
また、上記光軸調整手段は、光学ガラス上に赤外線を反射する誘電体多層膜をコーティングした第１の光学ミラーを上記ディジタルカメラの前方に設けるとともに、他の光学ガラス上に金属膜をコーティングした第２の光学ミラーを上記赤外線カメラの前方に設けた光学系を用いて構成することもできる。
【００２３】
このような光軸調整手段を備える本発明にかかる赤外線構造物において、上記処理手段は、上記構造物の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正し、補正した可視画像と熱画像とについての画像強度を可変可能に重畳して融合させた熱可視融合画像を生成し、上記熱可視融合画像を表示手段に表示する。
【００２４】
また、上記処理手段は、撮像対象を決定するために、上記構造物の可視画像及び熱画像を上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野の移動に追随するように上記表示手段に並置して表示し、撮像対象を確定して上記構造物の可視画像及び熱画像を取り込んだ後、当該可視画像及び熱画像を等縮尺に補正し、補正した可視画像及び熱画像を上記表示手段に並置して表示した上で、等縮尺の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正する。
【００２５】
具体的には、上記処理手段は、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、上記測距計によって得られた距離と、上記角度測定器によって得られた水平角及び仰俯角とを用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を行う。また、上記処理手段は、上記ディジタルカメラのカメラレンズ画角と上記赤外線カメラのカメラレンズ画角とのうち、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理を行う。
【００２６】
また、上記処理手段は、上記等縮尺の可視画像及び熱画像を同一視野及び同一画角となるように補正する際に、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズの歪曲収差に基づく画像の光学歪みを補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理とを行う。このとき、上記処理手段は、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、上記測距計によって得られた距離と、上記角度測定器によって得られた水平角及び仰俯角とを用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を行う。また、上記処理手段は、上記ディジタルカメラのカメラレンズ画角と上記赤外線カメラのカメラレンズ画角とのうち、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理を行う。
【００２７】
さらに、上記処理手段は、上記熱可視融合画像を表示する上記表示手段の画面上で上記構造物の欠陥部をポインティングデバイスで指示することによって当該欠陥部の長さ及び／又は面積を算出し、当該熱可視融合画像上に当該欠陥部の長さ及び／又は面積の値を上記表示手段に表示するとともに、これら欠陥部のリストを別ウィンドウとして当該表示手段に表示する。すなわち、本発明にかかる赤外線構造物診断システムにおいては、構造物を撮像して得られた可視画像及び熱画像を補正し、補正した可視画像及び熱画像を重畳した熱可視融合画像を表示した表示手段の画面上で構造物の欠陥部をポインティングデバイスで指示することによって当該欠陥部の長さ及び／又は面積を算出する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明においては、構造物の撮像精度を高めることができ、また、可視画像及び熱画像の歪みを補正したり、これら可視画像及び熱画像を合成したりすることが容易となり、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができるのみならず、当該欠陥部の位置や大きさを容易に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
この実施の形態は、赤外線を用いて構造物の欠陥を診断する赤外線構造物診断システムである。特に、この赤外線構造物診断システムは、欠陥の有無を検出することができるのみならず、当該欠陥部の位置や大きさを容易に特定することができるものである。
【００３１】
赤外線構造物診断システムは、図１に示すように、診断すべき対象の構造物である対象構造物を撮像する撮像部１と、この撮像部１の視野を水平方向及び垂直方向に振るパンチルト雲台２と、撮像部１によって得られた情報に対して各種処理を施す処理装置５とを備える。
【００３２】
撮像部１は、対象構造物の可視画像を撮像するディジタルカメラ１０と、対象構造物の熱画像を撮像する赤外線カメラ１１と、これらディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の両方と対象構造物との距離を測定するレーザ測距計１２とを有する。
【００３３】
ディジタルカメラ１０は、例えば有効画素数が６．１メガピクセル（３０２６ピクセル×２０１８ピクセル）程度であるディジタルスチルカメラを用いて構成することができる。ディジタルカメラ１０は、処理装置５の制御のもとに、対象構造物の可視画像を撮像し、得られた可視画像を、インターフェース回路４を介して処理装置５に供給する。
【００３４】
赤外線カメラ１１は、例えば、測定温度範囲が−２０℃〜１００℃程度であり、撮像された画像データの画素数が３２０（Ｈ）×２４０（Ｖ）ドット程度である市販の赤外線カメラを用いて構成することができる。赤外線カメラ１１は、処理装置５の制御のもとに、対象構造物から放射された赤外線を受光することによって当該対象構造物の熱画像を撮像し、得られた熱画像を、インターフェース回路４を介して処理装置５に供給する。
【００３５】
レーザ測距計１２は、例えば、測定範囲が０．３ｍ〜１００ｍ程度であり、測定精度が±３〜５ｍｍ程度である市販のレーザ測距計を用いて構成することができる。レーザ測距計１２は、処理装置５の制御のもとに、対象構造物までレーザビームを出射し、対象構造物からの反射光を受光することにより、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の両方と対象構造物との距離を測定し、得られた距離データを、インターフェース回路４を介して処理装置５に供給する。
【００３６】
このような撮像部１は、その具体的な構造については後に詳述するが、ディジタルカメラ１０、赤外線カメラ１１、及びレーザ測距計１２を、特に図示しない筐体に収納した上で、パンチルト雲台２に搭載されて構成される。このとき、撮像部１は、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１並びにレーザ測距計１２が、対象構造物の略同一の部分を指向するように配置されて構成されている。赤外線構造物診断システムにおいては、空間的に離隔されたディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のカメラ光学系の中心の空間座標値と、レーザ測距計１２から出射されるレーザビームの空間座標値とが既知とされ、処理装置５におけるＲＯＭ等に記憶されている。
【００３７】
パンチルト雲台２は、通常のパーソナルコンピュータによって制御可能であり、水平方向の振り角（水平角；パン）が±１３０°程度であり、垂直方向の振り角（仰俯角；チルト）が±４５°程度である市販の装置を用いて構成することができる。パンチルト雲台２は、手動又は処理装置５の制御のもとに、撮像部１の指向する方向を水平方向及び垂直方向に調整可能に支持する。なお、パンチルト雲台２による撮像部１の視野の０点からの変化量、すなわち、水平角と仰俯角は、当該パンチルト雲台２に設けられた特に図示しない角度測定器によって測定される。赤外線構造物診断システムにおいては、この角度データも、インターフェース回路４を介して処理装置５に供給される。なお、赤外線構造物診断システムにおいては、このパンチルト雲台２、及びバッテリを含むインターフェース回路４が三脚３に載置されて使用される。
【００３８】
処理装置５は、例えば、メモリ容量が５１２ＭＢ以上であり、ハードディスクの容量が２ＧＢ以上であり、さらにモニタの解像度が６４０×４８０ドット以上のカラーモニタを有する通常のパーソナルコンピュータを用いて構成することができる。処理装置５は、各部を統括的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、プログラム等の各種情報を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、撮像部１から供給されたデータやプログラムの実行中に生成されたデータ等を一時的に保持するＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、例えばキーボードやマウス等の入力操作装置５４と、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の各種情報を表示する表示装置５５と、インターフェース回路４を介して撮像部１との間でデータの送受信を行うインターフェース回路５６と、各種情報を記憶するハードディスク装置５７とを有する。このような処理装置５は、撮像部１を制御するとともに、この撮像部１によって得られた可視画像、熱画像、及び距離データ、並びに角度測定器によって得られた角度データを入力し、これらデータに対して各種処理を施す。
【００３９】
このような各部から構成される赤外線構造物診断システムは、以下のような動作を行う。
【００４０】
まず、赤外線構造物診断システムにおいては、図２に示すように、ひび割れや空洞等の欠陥部６１を含む対象構造物６０の可視画像を撮像部１におけるディジタルカメラ１０によって撮像するとともに、当該対象構造物６０の熱画像を撮像部１における赤外線カメラ１１によって撮像する。また、赤外線構造物診断システムにおいては、これらディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１による撮像の際における対象構造物６０までの距離をレーザ測距計１２によって測定する。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、撮像部１を手動で移動させる場合と、パンチルト雲台２の水平振り角及び垂直振り角を処理装置５によってリモート制御する場合とがある。そして、赤外線構造物診断システムにおいては、得られた可視画像、熱画像、距離データ、及び角度データを、インターフェース回路４を介して処理装置５に供給する。
【００４１】
処理装置５は、ＲＯＭ５２に後述する撮像システム部プログラムを格納しており、ＣＯＵ５１の制御のもとにこのプログラムを実行することにより、取得した可視画像及び熱画像を補正する。また、処理装置５は、熱画像から特定の温度範囲のデータのみを抽出して表示した画像（以下、熱ＩＳＯ表示画像という。）を生成したり、熱画像と可視画像とを重畳して融合させた画像（以下、熱可視融合画像という。）を生成し、これら生成した熱ＩＳＯ表示画像及び熱可視融合画像をハードディスク装置５７等に形成された画像データファイル５７Ａに格納する。赤外線構造物診断システムにおいては、処理装置５によって処理されて得られた補正画像、熱ＩＳＯ表示画像、及び熱可視融合画像を表示装置５５に表示することにより、診断者７０に提示する。診断者７０は、これらの画像を視認しながら、当該画像上における欠陥部６１に該当する箇所を例えばマウス等のポインティングデバイスを用いて指示する。例えば、診断者７０は、欠陥部６１がひび割れの場合には、マウスを用いてその上をトレースし、また、欠陥部６１が空洞の場合には、健全部と空洞部との境界をマウスを用いてトレースするような操作を行う。赤外線構造物診断システムにおいては、このような診断者７０の操作に応じて、処理装置５におけるＣＰＵ５１の制御のもとに撮像システム部プログラムを実行し、欠陥部６１の長さや面積等の大きさを算出し、算出した欠陥部データをハードディスク装置５７等に形成された欠陥部データファイル５７Ｂに格納するとともに、欠陥部の長さや面積の具体的な数値を表示装置５５を介して診断者７０に提示する。
【００４２】
つぎに、赤外線構造物診断システムに用いられるソフトウェアについて説明する。
【００４３】
赤外線構造物診断システムのソフトウェアは、撮像システム部プログラムと、画像編集システム部プログラムとに大別される。図３に、撮像システム部プログラムを実行することによって行われる処理のフローチャートを示す。また、図１５、図１７、及び図１８に、画像編集システム部プログラムを実行することによって行われる処理のフローチャートを示す。以下、各処理について説明する。
【００４４】
まず、撮像システム部プログラムを実行することによって行われる処理について説明する。
【００４５】
赤外線構造物診断システムにおいては、撮像システム部プログラムを起動すると、図４に示すようなコントロール画面が表示装置５５に表示される。勿論、このコントロール画面は、単なる一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。コントロール画面における表示領域３０１には、撮像部１と対象構造物６０との間の距離として、レーザ測距計１２によって得られた距離がリアルタイムに表示される。また、コントロール画面における表示領域３０２には、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の撮像角度として、角度測定器によって得られた水平角と仰俯角とがリアルタイムに表示される。さらに、コントロール画面における表示領域３０３には、赤外線カメラ１１の制御情報として、測定温度レンジ、赤外レンズの種類、温度レベルやセンス感度が設定可能に表示される。さらにまた、コントロール画面における表示領域３０４には、ディジタルカメラ１０の制御情報として、画面サイズや可視レンズの種類が設定可能に表示される。
【００４６】
赤外線構造物診断システムにおいては、このようなコントロール画面における撮影データ入力開始ボタン３０５が入力操作装置５４を介して選択されると、図３中ステップＳ１００において、撮像対象を決定するために、対象構造物６０の熱画像及び可視画像を赤外線カメラ１１及びディジタルカメラ１０の視野の移動に追随するように表示装置５５に並置して表示する。具体的には、赤外線構造物診断システムにおいては、例えば図５に示すように、赤外線カメラ１１によって得られた熱画像とディジタルカメラ１０によって得られた可視画像とについてのリアルタイム画像が、それぞれ、表示領域３１０，３１１に表示される。この画面に表示される画像は、処理装置５の制御のもとに、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１に対して一定の時間間隔で画像データを要求し、送られてきたデータをそのまま表示装置５５に表示したものである。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、赤外線カメラ１１の画素数よりも少ない画素数の熱画像を表示装置５５に表示するとともに、ディジタルカメラ１０の画素数よりも少ない画素数の可視画像を表示装置５５に表示することにより、処理装置５による処理負担を軽減し、赤外線カメラ１１及びディジタルカメラ１０の視野の移動に滑らかに追随したリアルタイム画像を表示装置５５に表示することができる。
【００４７】
赤外線構造物診断システムにおいては、診断者７０がこの画面を視認しながら手動又は処理装置５からの制御信号に基づいてパンチルト雲台２を駆動させ、撮像対象を確定した状態で、図５に示すシャッタボタン３１２を入力操作装置５４を介して選択することにより、図３中ステップＳ１０６において、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１によって撮像されている可視画像及び熱画像を処理装置５に取り込み、各種処理を行う。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、処理装置５に可視画像及び熱画像を取り込んだ後については、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の最大画素数の画像について処理を行うのが望ましく、これにより、診断者７０にとって使い勝手がよく欠陥部の検出を容易且つ確実に行うことが可能となる。
【００４８】
具体的には、赤外線構造物診断システムにおいては、処理装置５に可視画像及び熱画像を取り込むと、これら可視画像及び熱画像を等縮尺に補正し、この補正後の等縮尺画像を当該処理装置５における表示装置５５に表示するとともに、ＲＡＭ５３に格納する。また、赤外線構造物診断システムにおいては、図５に示す画面に、レンズ収差補正処理を行うためのレンズ収差補正ボタン３１３と、パララックス補正処理を行うためのパララックス補正ボタン３１４と、欠陥部指定処理を行うための欠陥部指定画面ボタン３１５とが実装されており、以下に説明するレンズ収差補正処理、パララックス補正処理、及び欠陥部指定処理への遷移を実行することができる。
【００４９】
（ａ）レンズ収差補正
赤外線構造物診断システムにおいては、図５に示すレンズ収差補正ボタン３１３を入力操作装置５４を介して選択すると、図３中ステップＳ１０１において、取り込んだ等縮尺画像のレンズ補正処理を処理装置５によって実行する。これにともない、赤外線構造物診断システムにおいては、表示装置５５に表示される画面が図６に示すような画面へと遷移し、補正後の熱画像及び可視画像を表示領域３１０，３１１に並置して表示する。
【００５０】
このレンズ収差補正処理は、カメラレンズの歪曲収差と称される光学歪みを補正する処理であり、その一例が特願２００２−３７９５４８号明細書に記載されている。すなわち、赤外線構造物診断システムにおいては、撮像後の画像が樽状に歪む現象をもたらす歪曲収差を補正するために、処理装置５によってアフィン変換と称される処理を施す。
【００５１】
このアフィン変換は、ユークリッド幾何学的な線形変換と平行移動の組み合わせによる図形や形状の移動又は変形を行う方法であり、４×４の行列演算で表現できる移動、回転、左右反転、拡大、縮小、シアーの座標変換である。このアフィン変換は、元の図形で直線状に並ぶ点は変換後も直線状に並び、平行線は変換後も平行線であるといったように、幾何学的性質が保たれる変換方式である。したがって、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のカメラレンズの光学歪みの性質、すなわち、カメラレンズの収差特質を予めデータとして採取しておき、処理装置５におけるＲＯＭ５２等に記憶させておく。これにより、赤外線構造物診断システムにおいては、ＣＰＵ５１の演算により、カメラレンズの収差特質を示すデータを用いて、当該カメラレンズの収差による光学歪みを除去した可視画像及び熱画像を得ることができる。
【００５２】
赤外線構造物診断システムにおいては、このようなレンズ収差補正処理を行うと、図３中ステップＳ１０７において、ディジタルカメラ１０によって得られた可視画像を補正した画像と、赤外線カメラ１１によって得られた熱画像を補正した画像とを、処理装置５におけるハードディスク装置５７に形成された画像データファイル５７Ａに格納する。
【００５３】
（ｂ）パララックス補正
赤外線構造物診断システムにおいては、図５又は図６に示すパララックス補正ボタン３１４を入力操作装置５４を介して選択すると、図３中ステップＳ１０２において、パララックス補正処理を処理装置５によって実行する。
【００５４】
このパララックス補正処理は、特願２００２−３７９５４８号明細書に詳述されている。すなわち、撮像部１は、筐体にディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１とが並置されて収納された構造とされることから、ディジタルカメラ１０の撮像範囲と赤外線カメラ１１の撮像範囲との間にずれ、すなわち、視差（パララックス）が生じる。
【００５５】
一例として、図７に示すように、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１とが並置されている場合を考える。ここで、説明の便宜上、これらディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のカメラレンズ画角は、いずれも水平方向が３０°であり、垂直方向が２０°であるものとする。
【００５６】
この場合、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との水平方向の位置ずれ量が１０ｃｍであるものとすると、カメラレンズの前方５０ｃｍに存在する被写体を撮像する際には、水平方向の撮像範囲の長さは、２６．８ｃｍとなり、垂直方向の撮像範囲の長さは、１７．６ｃｍとなる。この場合、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との水平方向の位置ずれ量（１０ｃｍ）は、水平方向の撮像範囲の長さ２６．８ｃｍに対して、３７．３％という大きな比率となることがわかる。なお、以下では、この比率（％）をパララックス量（撮像範囲全体に対する画像のずれの割合）と称するものとする。
【００５７】
一方、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１から被写体までの距離が５ｍである場合には、水平方向の撮像範囲の長さは、２．６８ｍとなり、垂直方向の撮像範囲の長さは、１．７６ｍとなる。この場合、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との水平方向の位置ずれ量（１０ｃｍ）のパララックス量は、水平方向の撮像範囲の長さ２．６８ｍに対して、３．７３％となり、被写体までの距離が５０ｃｍである場合に比べて相対的に小さくなることがわかる。
【００５８】
このように、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との位置ずれの影響は、被写体までの距離に応じて異なり、撮像する被写体が近い場合には非常に大きな影響が出るのに対して、遠方の被写体を撮像する場合には殆ど無視することができる。
【００５９】
ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との位置ずれ量をｄとし、水平方向の撮像範囲の長さをＡ１とすると、パララックス量Ｐは、次式（１）によって算出することができる。赤外線構造物診断システムにおいては、このようなパララックス量Ｐの算出を、処理装置５におけるＣＰＵ５１によって実行する。
Ｐ（％）＝（ｄ／Ａ１）×１００  ・・・（１）
【００６０】
赤外線構造物診断システムにおいては、水平方向のカメラレンズ画角が等しく、且つ垂直方向のカメラレンズ画角が等しいディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１を平行に並べて同一方向委の被写体を撮像した場合には、これら２台のカメラのうちいずれか一方のカメラの撮像画像を、パララックス量の分だけ水平方向に移動させることにより、これら２台のカメラによって得られた画像を重ね合わせ、合致させた画像を合成することができる。また、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のカメラレンズ画角が異なる場合には、これらディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１とのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、レーザ測距計１２によって得られた距離と、角度測定器によって得られた水平角及び仰俯角とを用いて、可視画像と熱画像との視点の違いによる視差を補正することができる。
【００６１】
また、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のカメラレンズ画角が異なる場合には、可視画像と熱画像とを同一視野及び同一画角となるように補正する。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて可視画像と熱画像との視野及び画角を一致させる。
【００６２】
赤外線構造物診断システムにおいては、このようなパララックス補正処理を行うと、図３中ステップＳ１０８において、ディジタルカメラ１０によって得られた可視画像を補正した画像と、赤外線カメラ１１によって得られた熱画像を補正した画像とを、処理装置５におけるハードディスク装置５７に形成された画像データファイル５７Ａに格納する。
【００６３】
（ｃ）欠陥部指定画面の表示
赤外線構造物診断システムにおいては、図５に示すレンズ収差補正画面又は図６に示すパララックス補正画面のいずれかに設けられた欠陥部指定画面ボタン３１５を入力操作装置５４を介して選択すると、図３中ステップＳ１０３において、欠陥部を指定するために用意された３つの欠陥部指定画面を表示装置５５に表示することができる。
【００６４】
第１の欠陥部指定画面は、赤外・可視画像欠陥部指定画面であり、例えば図８に示すように、表示領域３１０に熱画像を表示するとともに、これと並べて表示領域３１１に可視画像を表示するモードである。
【００６５】
また、第２の欠陥部指定画面は、熱可視融合画像欠陥部指定画面であり、例えば図９に示すように、１つの表示領域３３０に、可視画像と熱画像とを重ね合わせて表示するモードである。赤外線構造物診断システムにおいては、この熱可視融合画像欠陥部指定画面に設けられたスクロールバー３２０を入力操作装置５４を介して操作することにより、重ね合わせる可視画像及び熱画像の表示濃度比率を可変とすることができる。なお、この熱可視融合画像については、さらに後に詳述するものとする。
【００６６】
さらに、第３の欠陥部指定画面は、撮像現画像欠陥部指定画面であり、例えば図１０に示すように、表示領域３４０に可視画像のみを撮像時の解像度で表示するモードである。すなわち、赤外線構造物診断システムにおいては、診断する対象構造物６０の表面のひび割れ等を調査するために、解像度が高い可視画像を用いることにより、欠陥部の指摘を容易に行うことを可能としている。
【００６７】
赤外線構造物診断システムにおいては、診断者７０が、これら３つの欠陥部指定画面を視認しながらマウス等のポインティングデバイスを用いてひび割れや空洞等の欠陥部を指定する。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、１つの欠陥部指定画面にて指定した欠陥部が、リアルタイムに他の２つの欠陥部指定画面にも反映される。赤外線構造物診断システムにおいては、図３中ステップＳ１０９において、欠陥部を指定した情報と欠陥箇所の情報とをリンクしたまま処理装置５におけるハードディスク装置５７に形成された欠陥部データファイル５７Ｂに格納する。
【００６８】
（ｄ）熱ＩＳＯ表示画像の表示
赤外線構造物診断システムにおいては、図１１に示すＩＳＯ表示ボタン３１８を入力操作装置５４を介して選択すると、例えば図１２に示すような上述した熱ＩＳＯ表示画像を表示する画面へと遷移する。この画面には、入力操作装置５４を介して操作可能なスクロールバー３５１，３５２が設けられており、赤外線構造物診断システムにおいては、これらスクロールバー３５１，３５２を操作することにより、熱画像の表示最低温度及び表示最高温度が設定される。赤外線構造物診断システムにおいては、これら表示最低温度及び表示最高温度が設定されると、赤外線カメラ１１によって得られた熱画像から、この設定された温度範囲に属するデータのみを抽出し、これを表示領域３５０にカラー表示することができる。
【００６９】
（ｅ）数量積算
赤外線構造物診断システムにおいては、診断者７０が欠陥部指定画面にて欠陥部であるものと認識した部分をマウス等のポインティングデバイスを用いてトレースすることにより、図３中ステップＳ１０４において、当該欠陥部の長さや面積をＣＰＵ５１によって算出する。具体的には、赤外線構造物診断システムにおいては、欠陥部がひび割れの場合にはその長さを算出し、欠陥部が浮きや空洞の場合にはその面積を算出する。この算出方法については、特願２００２−３７９５４８号明細書に詳述されている。
【００７０】
すなわち、赤外線構造物診断システムにおいては、例えば図１３に示すように、レーザ測距計１２によってディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１と対象構造物６０との距離をリアルタイムで測定し、この距離データを処理装置５に供給する。なお、同図においては、ディジタルカメラ１０と対象構造物６０との距離を測定している様子を示している。これに応じて、処理装置５におけるＣＰＵ５１は、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１と対象構造物６０との距離Ｌをリアルタイムで求め、ＲＡＭ５３等に記憶する。
【００７１】
ここで、図１３に示す角度θ１は、ディジタルカメラ１０の水平方向のカメラレンズ画角、すなわち、画像両端間の角度を表している。このカメラレンズ画角θ１は、ディジタルカメラ１０による既知の値であり、赤外線構造物診断システムにおいては、この値をＲＯＭ５２に記憶している。また、同図に示す距離Ａ１は、ディジタルカメラ１０が、距離Ｌの場合に撮像することができる水平方向の最大範囲を示す値である。この距離Ａ１は、距離Ｌとカメラレンズ画角θ１とを用いて次式（２）によって算出することができる。赤外線構造物診断システムにおいては、この距離Ａ１をＣＰＵ５１によって算出する。
Ａ１＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２）  ・・・（２）
【００７２】
一方、ディジタルカメラ１０によって撮像された画像における水平方向の画素数ｍと垂直方向の画素数ｎは、既知の値である。この場合、ディジタルカメラ１０によって撮像された画像は、ｍ×ｎ個の画素の集合によって構成されることになる。
【００７３】
したがって、この場合、対象構造物６０の水平方向の撮像範囲の距離Ａ１は、ディジタルカメラ１０による画像上ではｍ個の画素に対応している。このため、水平方向の１画素は、対象構造物６０の水平方向の撮像範囲の距離Ａ１において、次式（３）で表される距離ａ１に相当することになる。
ａ１＝Ａ１／ｍ  ・・・（３）
【００７４】
例えば、赤外線構造物診断システムにおいては、対象構造物６０がコンクリート表面であった場合であり、欠陥部（被写体）の水平方向の距離（水平方向の長さ）が図１３に示すＤ１であって場合には、ディジタルカメラ１０による画像上での水平方向の画素数を検出し、この画素数が５であった場合には、ＣＰＵ５１によって５×ａ１の演算を行うことにより、距離Ｄ１の値を算出することができる。
【００７５】
また、赤外線構造物診断システムにおいては、このような方法と同様にして、ディジタルカメラ１０における対象構造物６０の被写体の垂直方向、すなわち、距離Ａ１に対して垂直な方向の距離又は長さについても、ディジタルカメラ１０による画像における垂直方向の画素数ｎに基づいて算出することができる。この場合、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０の垂直方向のカメラレンズ画角をθ２とすると、ＣＰＵ５１によって上式（２）に示すθ１に代えてθ２を代入することにより、対象構造物６０の垂直方向の撮像範囲の距離を算出することができる。
【００７６】
さらに、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０についてのこのような方法と同様にして、赤外線カメラ１１における対象構造物６０の被写体の水平方向及び垂直方向の距離又は長さについても、赤外線カメラ１１による画像における水平方向及び垂直方向の画素数に基づいて算出することができる。
【００７７】
赤外線構造物診断システムにおいては、このような演算処理を行うことにより、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１によって撮像された画像に基づいて、例えばコンクリートの浮きやひび割れ等の欠陥部の実際の長さや幅、面積等を算出することができる。赤外線構造物診断システムにおいては、このようにして認識された欠陥部に対して例えば図１４に示すように連番を付し、当該欠陥部の長さや面積等のデータを集計し、図３中ステップＳ１１０において、欠陥部データとしてハードディスク装置５７等に形成された欠陥部データファイル５７ＢやＲＡＭ５３等に格納する。
【００７８】
赤外線構造物診断システムにおいては、処理装置５によって撮影システム部プログラムを実行することにより、以上のような各種処理を行うことができる。
【００７９】
つぎに、画像編集システム部プログラムを実行することによって行われる処理について説明する。
【００８０】
赤外線構造物診断システムにおいては、画像編集システム部プログラムを実行することにより、現場で撮像した可視画像及び熱画像について各種画像編集処理を行うことができる。例えば、赤外線構造物診断システムにおいては、大きなビルの劣化診断を行う場合には、当該ビルに近接した所定の場所に三脚３を設置してパンチルト雲台２を制御し、当該ビルの部分画像を複数枚撮像し、処理装置５に取り込む。この取り込んだ画像は、上述したように、レンズ収差補正やパララックス補正等の処理が施されるが、赤外線構造物診断システムにおいては、さらに診断者７０に提示するデータを得るために、以下のような画像編集処理を行う。
【００８１】
図１５に、処理装置５による可視画像についての画像編集処理を示す。
【００８２】
まず、赤外線構造物診断システムにおいては、同図に示すように、ステップＳ４０１において、取り込んだ複数の可視画像の一覧を小画面に表示するいわゆるサムネイル表示を行う。そして、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４０２において、撮像した可視画像のファイルをインポートする。
【００８３】
続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４０３において、個別の可視画像をズーム表示し、ステップＳ４０４において、各可視画像のサイズを変更する。さらに、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４０５において、可視画像の回転角度をオブジェクト毎に修正し、各可視画像の回転を補正する。
【００８４】
そして、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４０６において、可視画像のあおり（斜め方向から撮像した可視画像の遠近感）を補正する。例えば図１６に示すように、ディジタルカメラ１０によって対象構造物６０を撮像した場合には、当該対象構造物６０に同じ大きさの窓６０ａ，６０ｂ，６０ｃが設置されていたとしても、ディジタルカメラ１０からの距離Ｌ及び角度θが異なることから、これら窓６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、可視画像上では異なる大きさとして表示される。したがって、同じ大きさの欠陥部が対象構造物６０の正面部と隅部にあったとしても、これら欠陥部は、可視画像上では異なる大きさとして表示される。このため、対象構造物６０の設計図面と同様の可視画像を表示するには、可視画像のあおりを補正する必要がある。赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０から対象構造物６０までの距離データを取得していることから、このようなあおり補正を極めて容易に行うことができる。すなわち、赤外線構造物診断システムにおいては、図１６に示す例の場合には、次式（４）及び次式（５）に示すａ１，ａ２が同じ大きさとなるように、可視画像を補正すればよい。
ａ１＝ｔａｎ（θ１／２）・Ｌ１  ・・・（４）
ａ２＝ｔａｎ（θ２／２）・Ｌ２  ・・・（５）
【００８５】
赤外線構造物診断システムにおいては、このようなあおり補正を行うと、図１５中ステップＳ４０７において、各オブジェクト毎に、当該可視画像の明度やコントラスト、ガンマ値といったパラメータの調整を行うとともに、ステップＳ４０８において、各オブジェクト毎に可視画像のシャープネスの調整を行う。さらに、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４０９において、各オブジェクトを適宜移動し、ステップＳ４１０において、これらを結合して１枚の可視画像を生成する。
【００８６】
そして、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ４１１において、結合した可視画像をトリミングし、ステップＳ４１２において、対象構造物６０の設計図面と可視画像とが一致するポイントを入力操作装置５４を介して指定することにより、当該設計図面と可視画像とを合成する。
【００８７】
赤外線構造物診断システムにおいては、このような一連の工程を経ることにより、可視画像についての画像編集処理を行うことができる。
【００８８】
一方、赤外線構造物診断システムにおいては、処理装置５によって図１７に示すような一連の工程を経ることにより、熱画像についての画像編集処理を行う。
【００８９】
まず、赤外線構造物診断システムにおいては、同図に示すように、ステップＳ５０１乃至ステップＳ５０６において、可視画像についてのステップＳ４０１乃至ステップＳ４０６と同様の処理を行う。
【００９０】
続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ５０７において、熱画像のゲイン及び表示の際の中心温度の調整を行い、ステップＳ５０８において、撮影システム部プログラムと同様に、所定の温度範囲のデータのみを抽出した熱画像を表示装置５５にカラー表示するとともに、その他の領域についてはグレースケール化して表示する。その後、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ５０９において、各オブジェクトを適宜移動し、ステップＳ５１０において、これらを結合して１枚の熱画像を生成する。
【００９１】
そして、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ５１１において、結合した熱画像をトリミングし、ステップＳ５１２において、対象構造物６０の設計図面と熱画像とが一致するポイントを入力操作装置５４を介して指定することにより、当該設計図面と熱画像とを合成する。
【００９２】
赤外線構造物診断システムにおいては、このような一連の工程を経ることにより、熱画像についての画像編集処理を行うことができる。
【００９３】
赤外線構造物診断システムにおいては、画像編集システム部プログラムを起動すると、以上のような可視画像についての画像編集処理及び熱画像についての画像編集処理をともなう処理を行う。具体的には、赤外線構造物診断システムにおいては、画像編集システム部プログラムを実行し、図１８に示すような一連の処理を行う。
【００９４】
まず、赤外線構造物診断システムにおいては、同図に示すように、ステップＳ２０１において、可視画像レイヤを作成する。この可視画像レイヤの作成は、図１５に示した可視画像についての画像編集処理である。すなわち、図１８中ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０４は、具体的には、図１５中ステップＳ４０１乃至ステップＳ４１２に相当する。赤外線構造物診断システムにおいては、最終的に対象構造物６０の設計図面と可視画像との合成画像を生成し、図１８中ステップＳ２０５において、この合成画像をファイルとしてハードディスク装置５７等に形成された画像データファイル５７Ａに格納する。
【００９５】
続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ２０６において、熱画像レイヤを作成する。この熱画像レイヤの作成は、図１７に示した熱画像についての画像編集処理である。すなわち、図１８中ステップＳ２０７乃至ステップＳ２０９は、具体的には、図１７中ステップＳ５０１乃至ステップＳ５１２に相当する。赤外線構造物診断システムにおいては、最終的に対象構造物６０の設計図面と熱画像との合成画像を生成し、図１８中ステップＳ２１０において、この合成画像をファイルとしてハードディスク装置５７等に形成された画像データファイル５７Ａに格納する。
【００９６】
続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ステップＳ２１１において、上述のようにして生成された可視画像及び熱画像を表示装置５５に表示し、ステップＳ２１２において、画像上でのひび割れ、浮き、空洞等の欠陥部をマウス等のポインティングデバイスを用いてトレースすることによって当該欠陥部の長さや面積等を積算し、ステップＳ２１３において、このデータを適当なソフトウェアによって閲覧可能なファイル形式でハードディスク装置５７等に形成された欠陥部データファイル５７Ｂに格納する。
【００９７】
赤外線構造物診断システムにおいては、このようにして編集された画像を処理装置５におけるＲＡＭ５３やハードディスク装置５７に格納し、必要に応じて表示装置５５に表示することができる。例えば、赤外線構造物診断システムにおいては、図１９に画面を示すように、対象構造物６０にひび割れ３６１及び浮き３６２があった場合には、図１６に示したＮｏ．２及びＮｏ．８のような長さ及び面積のデータとともに劣化集計表としてＲＡＭ５３やハードディスク装置５７に格納する。そして、赤外線構造物診断システムにおいては、図１９に示す画面における表示領域３６３，３６４に示すように、ひび割れ３６１を青色で表示した上でその長さが５５２ｍｍである旨を表示するとともに、浮き３６３を赤色で表示した上でその面積が３２０１３ｍｍ２である旨を表示する。診断者７０は、このような画面を視認することにより、欠陥部の詳細を容易且つ即座に認識することが可能となる。
【００９８】
さて、赤外線構造物診断システムにおいては、上述したように、視野が一致した可視画像と熱画像とを重畳して融合させた熱可視融合画像を生成することができる。以下、このような熱可視融合画像の生成とこれを用いた欠陥部の指定とについて、現実にコンクリートで覆われた構造物を撮像した画面を用いて説明する。
【００９９】
赤外線構造物診断システムにおいては、撮像対象を確定して処理装置５に可視画像及び熱画像を取り込んだ後、上述したように、これら可視画像及び熱画像を等縮尺に補正し、例えば図２０に示すように、補正後の等縮尺画像を当該処理装置５における表示装置５５に並置して表示する。なお、同図は、先に図６等に示した画面に相当するものであり、左側の画像が熱画像であり、右側の画像が可視画像である。赤外線構造物診断システムにおいては、このような等縮尺画像に対して上述した各種補正処理を行うことにより、同一視野及び同一画角の可視画像及び熱画像を生成し、これら同一視野及び同一画角の可視画像及び熱画像に基づいて、熱可視融合画像を生成する。このとき、赤外線構造物診断システムにおいては、欠陥部の有無を容易に認識可能とするために、熱可視融合画像として、下地の画像に可視画像を用い、その上地として熱画像を重ね合わせるのが望ましい。
【０１００】
赤外線構造物診断システムにおいては、上述したように、この熱可視融合画像について、重ね合わせる可視画像及び熱画像の表示濃度比率を変化させることができる。具体的には、赤外線構造物診断システムにおいては、図２０に示した可視画像及び熱画像について補正した画像について、熱画像強度：可視画像強度を７５：２５とした場合には、図２１に示すように、可視画像の成分に比べ熱画像の成分が強く現れる熱可視融合画像を表示装置５５に表示する。また、赤外線構造物診断システムにおいては、熱画像強度を小さくし、熱画像強度：可視画像強度を５０：５０とした場合には、図２２に示すように、可視画像の成分と熱画像の成分とが同等レベルで現れる熱可視融合画像を表示装置５５に表示する。さらに、赤外線構造物診断システムにおいては、熱画像強度をさらに小さくし、熱画像強度：可視画像強度を２５：７５とした場合には、図２３に示すように、可視画像に対して熱画像が弱レベルで重畳された熱可視融合画像を表示装置５５に表示する。
【０１０１】
このように、赤外線構造物診断システムにおいては、熱可視融合画像を表示する際に、可視画像及び熱画像の表示濃度比率を任意に変化させることができる。したがって、赤外線構造物診断システムにおいては、可視画像のみでは認識できない欠陥部の存在を把握したい場合には熱画像強度を大きくしたり、熱画像強度を小さくした熱可視融合画像から欠陥部であるものと推測した箇所を、熱画像強度を大きくすることによって確認したりする作業を行うことが可能となる。
【０１０２】
そして、赤外線構造物診断システムにおいては、診断者７０が、このような熱可視融合画像に基づく上述した熱可視融合画像欠陥部指定画面を視認しながらマウス等のポインティングデバイスを用いて欠陥部を指定することにより、当該欠陥部の長さや面積等が算出されると、例えば図２４に示すように、先に図１９に示した画面に相当する欠陥部診断画面として、熱可視融合画像上に欠陥部の長さや面積等の値を表示するとともに、これら欠陥部のリストを別ウィンドウとして表示することができる。なお、赤外線構造物診断システムにおいては、可視画像の情報を不要に阻害しないために、欠陥部を指定した後は、当該欠陥部の領域のみが熱情報を反映し、欠陥部以外の領域については透明とした熱画像を可視画像に対して重畳した熱可視融合画像としてもよい。
【０１０３】
このように、赤外線構造物診断システムにおいては、重ね合わせる可視画像及び熱画像の表示濃度比率を任意に変化させることができる熱可視融合画像を生成することにより、診断者７０にとって極めて利便の高いツールを提供することができる。
【０１０４】
つぎに、赤外線構造物診断システムにおける光軸調整機構について説明する。
【０１０５】
赤外線構造物診断システムにおいては、対象構造物６０の撮像精度を高めるためには、撮像部１を構成するディジタルカメラ１０、赤外線カメラ１１、及びレーザ測距計１２のそれぞれについての光軸を合わせることが極めて重要である。そこで、赤外線構造物診断システムは、かかる光軸合わせを実現することができる光軸調整機構を備える。赤外線構造物診断システムにおいては、撮像部１と光軸調整機構とを１つの筐体内部に固定して設置することができる。
【０１０６】
かかる光軸調整機構としては、ディジタルカメラ１０に対して少なくとも３軸の自由度で調整可能な機構を設け、赤外線カメラ１１に対して少なくとも１軸の自由度で調整可能な機構を設け、さらに、レーザ測距計１２に対して少なくとも２軸の自由度で調整可能な機構を設けることが考えられる。
【０１０７】
具体的には、赤外線構造物診断システムは、図２５に示すように構成される。同図には、撮像対象が存在する方向から撮像部１を視認した正面図を示している。この赤外線構造物診断システムにおいて、赤外線カメラ１１は、所定の筐体４００の内部に、固定ネジ４０１を用いて固定して設置される。また、レーザ測距計１２は、赤外線カメラ１１に隣接して筐体４００の内部に設けられる。このとき、レーザ測距計１２は、筐体４００の内部底面から立設されたレーザ測距計保持板４０２に、固定ネジ４０３を用いて固定して設置され、レーザ測距計保持板４０２は、筐体４００の内部に、２つの調整ネジ４０４を用いて微動可能に設けられる。なお、同図においては、１つの調整ネジ４０４のみを示しているが、調整ネジ４０４は、前後方向に１つずつ設けられる。さらに、ディジタルカメラ１０は、筐体４００の上面に３つの調整ネジ４０５を用いて微動可能に設けられたディジタルカメラ保持板４０６に、固定ネジ４０７を用いて固定して設置される。なお、３つの調整ネジ４０５は、直線状に配設されるのではなく、例えば、同図における中央の調整ネジを前方に配設するとともに、右側及び左側の調整ネジを後方に配設するといったように、略三角形の頂点に対応させて配設される。さらにまた、赤外線構造物診断システムにおいては、筐体４００の水平角及び仰俯角を測定する図示しない角度測定器が設けられる。
【０１０８】
このように、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０を３つの調整ネジ４０５によって調整可能なディジタルカメラ保持板４０６に載置することにより、当該ディジタルカメラ１０に３軸の自由度を与える。また、赤外線構造物診断システムにおいては、赤外線カメラ１１を固定ネジ４０１を用いて筐体４００の内部に固定して設置することにより、当該赤外線カメラ１１に１軸の自由度を与える。さらに、赤外線構造物診断システムにおいては、レーザ測距計１２を２つの調整ネジ４０４によって調整可能なレーザ測距計保持板４０２に固定して設置することにより、当該レーザ測距計１２に２軸の自由度を与える。
【０１０９】
このような光軸調整機構を備える赤外線構造物診断システムは、光軸合わせを可能とするために、撮像部１が以下のようにして組み立てられる。
【０１１０】
まず、赤外線構造物診断システムにおいては、レーザ測距計１２をレーザ測距計保持板４０２に固定ネジ４０３を用いて固定して設置した上で、当該レーザ測距計保持板４０２を筐体４００に２つの調整ネジ４０４による２点で仮止めする。これにより、赤外線構造物診断システムにおいては、レーザ測距計１２に２軸の自由度を与える。
【０１１１】
続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０をディジタルカメラ保持板４０６に固定ネジ４０７を用いて固定して設置した上で、当該ディジタルカメラ保持板４０６を筐体４００に３つの調整ネジ４０５による３点で仮止めする。これにより、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０に３軸の自由度を与える。
【０１１２】
最後に、赤外線構造物診断システムにおいては、赤外線カメラ１１を筐体４００に固定ネジ４０１を用いて固定して設置する。これにより、赤外線構造物診断システムにおいては、赤外線カメラ１１に１軸の自由度を与える。
【０１１３】
このようにして撮像部１が組み立てられた赤外線構造物診断システムにおいては、各要素の光軸を調整する際には、まず、レーザ測距計保持板４０２を２軸に微動させる２つの調整ネジ４０４を用いて、赤外線カメラ１１の光軸に対して、レーザ測距計１２の光軸が平行となるように調整する。続いて、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ保持板４０６を３軸に微動させる３つの調整ネジ４０５を用いて、赤外線カメラ１１の光軸に対して、ディジタルカメラ１０の光軸が平行となるように調整する。
【０１１４】
そして、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０とレーザ測距計１２との光軸平行度を調べ、そのずれが例えば±０．１°よりも大きい場合には、２つの調整ネジ４０４を用いて、当該ずれを例えば５０％補正した位置にまでレーザ測距計１２の光軸をシフトする。
【０１１５】
赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０、赤外線カメラ１１、及びレーザ測距計１２の光軸平行度が±０．１°以内に収まるまで、このような工程を繰り返し行う。なお、赤外線構造物診断システムにおいては、調整ネジ４０４，４０５による調整を手動で行う他、処理装置５による制御のもとに、これら調整ネジ４０４，４０５を駆動させて調整を行うようにしてもよい。
【０１１６】
このように、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０、赤外線カメラ１１、及びレーザ測距計１２のそれぞれについての光軸を機械的に調整する機構を設けることにより、対象構造物６０の撮像精度を高めることができる。
【０１１７】
また、光軸調整機構としては、機械的な調整ではなく、光軸合わせを実現するための光学系を用いて構成することもできる。
【０１１８】
具体的には、赤外線構造物診断システムは、図２６に示すように、光軸調整機構として、光学ガラス４５０上に、波長が８μｍ乃至１５μｍ程度の赤外線を反射する誘電体多層膜４５１をコーティングした第１の光学ミラーをディジタルカメラ１０の前方に設けるとともに、光学ガラス４５２上に金属膜４５３をコーティングした第２の光学ミラーを赤外線カメラ１１の前方に設けて構成される。
【０１１９】
このような赤外線構造物診断システムにおいて、光軸に沿って入射した外光のうち可視光成分は、第１のミラーを透過してディジタルカメラ１０のカメラレンズ１０ａに到達し、当該ディジタルカメラ１０の結像光学系に入射してＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等のカメラセンサ１０ｂにて結像する。一方、光軸に沿って入射した外光のうち赤外光成分は、第１のミラーにおける誘電体多層膜４５１によって選択的に反射され、第２のミラーにおける金属膜４５３に入射する。そして、当該赤外光成分は、金属膜４５３によって反射された後、赤外線カメラ１１のカメラレンズ１１ａに到達し、当該赤外線カメラ１１の結像光学系に入射してカメラセンサ１１ｂにて結像する。
【０１２０】
したがって、赤外線構造物診断システムにおいては、第１のミラー及び第２のミラーの光軸が一致するように当該第１のミラーと当該第２のミラーとを平行に配設するとともに、被写体から光軸に沿ったディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のそれぞれの結像光学系の主点１０ｃ，１１ｃまでの距離が等しくなるように、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１を配設することにより、ディジタルカメラ１０と赤外線カメラ１１との光軸を合わせることができる。すなわち、赤外線構造物診断システムにおいては、このような光学系を備えることにより、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１をそれぞれ単独で撮像させるのではなく、これらディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１の撮像対象を同じものとすることができる。
【０１２１】
このように、赤外線構造物診断システムにおいては、機械的な調整ではなく、所定の光学系を用いて光軸調整機構を構成することができる。ここで、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１についてのそれぞれの光学系の画角は、同一でないことが多い。しかしながら、赤外線構造物診断システムにおいては、このような光軸調整機構を設けることにより、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１のそれぞれによって撮像される画像の中心が、被写体上の同じ点を示すことになる。したがって、赤外線構造物診断システムにおいては、ディジタルカメラ１０及び赤外線カメラ１１についてのそれぞれの光学系の画角に基づいて算出される視野サイズの比を考慮して、画角が大きい方の画像の中心付近から、画角が小さい方の画像の画角分を切り取って重ね合わせることにより、被写体までの距離にかかわらず、可視画像と熱画像とを重ね合わせることができ、高精度の熱可視融合画像を生成することが可能となる。
【０１２２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、ひび割れや浮き等の欠陥部を表示装置５５に表示するものとして説明したが、本発明は、かかる表示のみならず、これを印刷して顧客に提示するレポートを作成する機能を追加してもよい。このレポートは、所望により、可視画像及び熱画像等の画像情報と欠陥部の場所を示す情報、並びに欠陥部の長さや面積等のデータを含めたものとすることができる。
【０１２３】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態として示す赤外線構造物診断システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】同赤外線構造物診断システムの機能を説明するための図である。
【図３】同赤外線構造物診断システムにおける撮影システム部プログラムを実行することによって行われる一連の処理を説明するフローチャートである。
【図４】撮影システム部プログラムを起動して表示されるコントロール画面の例を説明する図である。
【図５】赤外線カメラによって得られた熱画像と、ディジタルカメラによって得られた可視画像とについてのリアルタイム画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図６】レンズ収差補正処理後の可視画像及び熱画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図７】パララックス補正処理の内容を説明するための図である。
【図８】赤外・可視画像欠陥部指定画面の例を説明する図である。
【図９】熱可視融合画像欠陥部指定画面の例を説明する図である。
【図１０】撮像現画像欠陥部指定画面の例を説明する図である。
【図１１】ＩＳＯ表示ボタンが表示された画面の例を説明する図である。
【図１２】熱ＩＳＯ表示画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図１３】欠陥部の数量積算の内容を説明するための図である。
【図１４】欠陥部データの集計例を説明する図である。
【図１５】同赤外線構造物診断システムにおける画像編集システム部プログラムを実行することによって行われる可視画像についての一連の画像編集処理を説明するフローチャートである。
【図１６】あおり補正の内容を説明するための図である。
【図１７】同赤外線構造物診断システムにおける画像編集システム部プログラムを実行することによって行われる熱画像についての一連の画像編集処理を説明するフローチャートである。
【図１８】同赤外線構造物診断システムにおける画像編集システム部プログラムを実行することによって行われる一連の画像編集処理を説明するフローチャートである。
【図１９】欠陥部診断画面の例を説明する図である。
【図２０】等縮尺に補正した後の可視画像及び熱画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図２１】図２０に示した可視画像及び熱画像について補正した画像について、熱画像強度：可視画像強度を７５：２５とした場合における熱可視融合画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図２２】図２０に示した可視画像及び熱画像について補正した画像について、熱画像強度：可視画像強度を５０：５０とした場合における熱可視融合画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図２３】図２０に示した可視画像及び熱画像について補正した画像について、熱画像強度：可視画像強度を２５：７５とした場合における熱可視融合画像を表示する画面の例を説明する図である。
【図２４】欠陥部診断画面及び欠陥部のリストを表示する画面の例を説明する図である。
【図２５】撮像対象が存在する方向から撮像部を視認した同赤外線構造物診断システムの正面図であり、光軸調整機構の構成を説明するための図である。
【図２６】光学系を用いた光軸調整機構の構成を説明するための図である。
【図２７】赤外線写真法による欠陥部検出の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  撮像部
２  パンチルト雲台
３  三脚
４  インターフェース回路
５  処理装置
１０  ディジタルカメラ
１１  赤外線カメラ
１２  レーザ測距計
５１  ＣＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  入力操作装置
５５  表示装置
５６  インターフェース回路
５７  ハードディスク装置
５７Ａ  画像データファイル
５７Ｂ  欠陥部データファイル
６０  対象構造物
６１  欠陥部
４００  筐体
４０１，４０３，４０７  固定ネジ
４０２  レーザ測距計保持板
４０４，４０５  調整ネジ
４０６  ディジタルカメラ保持板
４５０，４５２  光学ガラス
４５１  誘電体多層膜
４５３  金属膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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